[其他]兩種混合致冷劑液化天然氣的方法和設備

無效

• 申請號: 85101713
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1004228B
• 公開（公告）日: 1989-05-17
• 發明（設計）人: 劉蘭榆;珀維爾
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 王忠忠

本發明公開了用兩個閉合循環，多組分致冷劑液化天然氣的方法和設備，其中，低位致冷劑通過間接熱交換冷卻并液化天然氣，高位致冷劑通過多級間接熱交換冷卻并部分液化低位致冷劑，使高位致冷劑進行相分離，以便用較輕的致冷劑組分進行最后的最低溫度的致冷，而將相分離得到的液相分流，然后使其膨脹，進行致冷，以避免多級快速相分離，其中較重的組分用來進行低位致冷。

本發明是有關天然氣和其它富含甲烷氣流的液化方法。更準確地說，本發明是有關用兩種混合致冷劑液化天然氣的方法，該方法采用的致冷劑具有高效流動徑跡，可用于液化天然氣或富含甲烷的氣流。

回收和利用作為經濟燃料源的天然氣和其它富含甲烷氣流需要液化的天然氣，以便從生產地點將氣體經濟地輸送到使用地點。顯然，大量天然氣的液化會增加能耗。為使可買到的天然氣的價格合適，液化工藝必須盡可能節省能量。

另外，鑒于各種形式的能耗均會增加成本，必須提高天然氣液化工藝的效率，以使進行液化時所需的燃料量和能量減至最少。

在某些條件下，如冷卻水的溫度低（低于18.33℃），若用于進行液化的致冷設備中的壓縮負荷與驅動器或用于運轉致冷設備的機器不平衡時，會降低單組分循環的液化效率。液化過程中主要的能耗是壓縮負荷。液化方法必須容易適應氣候條件的變化，也就是說，不僅在溫和的環境和寒冷的環境，如在世界的近北極地區，該液化方法必須是有效的，就是在炎熱的環境中，在操作環境條件下，該液化方法也必須是有效的。這種氣候條件對液化過程的影響主要是對冷卻水的溫度的影響，這冷卻水可用于生產液化天然氣所用的致冷過程，由于季節的變化或各地區氣候的不同，所用的冷卻水的溫度會有相當大的差別，從而在混合循環的各種致冷循環中會產生不平衡。

為提供易適應各種環境條件變化的高效液化方法，已進行了許多試驗。在美國專利4112700中提出了用于處理天然氣的液化方法，該方法中采用兩種閉合循環致冷劑流以液化天然氣。第一個高位預冷致冷循環以多步用于冷卻天然氣。將第一種高位預冷致冷劑進行多步相分離，其中其效果是回送致冷劑的輕質部分以用于再循環，而致冷劑的重質部分則被保留下來以在較低的溫度下進行冷卻。第一種高位預冷致冷劑也被用來冷卻第二種低位致冷劑。第二種低位致冷劑以一單步進行天然氣的液化。本方法的缺點是：高位預冷致冷劑用越來越重的組分進行越來越低的低溫冷卻。這與所要求的高效率冷卻方法是背道而馳的。而且，這第二種或低位致冷劑是以一單步用于液化天然氣，而不是用多步進行這種液化。

美國專利4274849公開了富含甲烷氣體的液化方法，該方法采用兩個單獨的致冷循環。每個循環均使用一種多組分致冷劑，低位致冷劑通過間接熱交換以兩步冷卻并液化天然氣。高位致冷劑與待液化的天然氣不發生熱交換，但它可在輔助熱交換器中，通過間接熱交換來冷卻低位致冷劑。這種熱交換是以一單步進行的。

美國專利4339253公開了用混合致冷劑液化天然氣的方法，該方法中，低位致冷劑以兩步冷卻并液化天然氣。而高位致冷劑則以一單步冷卻這種低位致冷劑。在將干燥的天然氣加到主要的液化區之前，該高位致冷劑只用于在初始時冷卻天然氣直至達到除去天然氣中的水分的溫度為止。若致冷劑由混合成分的致冷劑組成，在混合循環致冷的液化工藝的各循環之間采用這種單獨的步驟進行熱交換，排除了由于致冷劑成分有規則變化而在各循環之間提供緊密地適配的熱交換的可能性。

文獻中，有Paradowski，H和Squera，O在液化天然氣的第七次國際會議（1983年5月15日-19日召開）上發表的題為“締合氣體的液化”的文章，該文章的圖3所示的液化流程圖中用兩個閉合的致冷循環來液化氣體。在右邊的流程圖中所畫的高位致冷循環不僅用于冷卻原始氣流中的水分，而且用于冷卻低位循環。以多步方法再次壓縮高位致冷劑，并且在三種截然不同程度的溫度和壓力下冷卻低位致冷劑。高位致冷劑成分的變化以適配熱交換器中各種致冷步驟則未加以考慮。

本發明的一個目的是提供一種采用獨特的天然氣液化流程的方法，該液化工藝在閉合循環中采用兩種混合組分致冷劑，其中該致冷劑互相間進行多步間接熱交換，包括改變致冷劑的成分，其中較輕的組分用來進行較低位致冷任務。

本發明的另一個目的是提供一種實現本發明的方法的設備，這種方法采用在閉合循環中采用兩種混合組分致冷劑，用于天然氣的液化。